1、ICS 13.220.01 C 80 中华人民共和国国家标准GB/T 31593. 1一2015消防安全工程第1部分:计算方法的评估、验证和确认Fire safety engineering一Part 1: Ass臼sment，verification and validation of calculation methods (ISO 16730: 2008 , Fire safety engineering一Assessment, verification and validation of calculation methods,MOD) 2015-06-02发布2015-08-01实施
2、币愤愤.t，b。r. r二/，飞、飞工、二三ti.，._. _/ 幅地zaJF霄宝一声、中华人民共和国国家质量监督检验检窥总局峪舍中国国家标准化管理委员会a叩GB/T 31593.1-2015 目次前言. . . . . . . 1 引言. . . . . . . . . . n 1 范围. 2 规范性引用文件3 术语和定义. . . 4 计算书要求. . 5 计算方法. 6 用于确认计算方法的参考数据要求. . . . .11 附录AC资料性附录本部分章条编号与ISO16730:2008的章条编号对照. . 12 附录BC规班性附录计算方法的验证与确认程序. . . 13 附录CC资料性附录
3、测量数据的不确定度. 附录DC资料性附录确认程序示例. . . . 17 附录EC资料性附录软件质量评价方法. 参考文献. GB/T 31593.1-2015 前-一日GB/T 31593(消防安全工程分为以下九个部分z一一第1部分z计算方法的评估、验证和确认F一一第2部分z所需数据类型与信息;一一第3部分z火灾风险评估指南z一一第4部分z设定火灾场景和设定火灾的选择F一一第5部分z火羽流的计算要求z一一第6部分E烟气层的计算要求s第7部分E顶棚射流的计算要求F一一第8部分E开口气流的计算要求p一一第9部分z人员疏散评估指南。本部分为GB/T31593的第1部分。本部分按照GB/T1.1-20
4、09给出的规则起草。本部分使用重新起草法修改采用1S016730:2008消防安全工程计算方法的评估、验证和确认。本部分与1S016730:2008相比在结构上有较多调整，附录A中列出了本部分与1S016730: 2008 的章条编号对照一览表。本部分与1S016730:2008的技术性差异及其原因如下z关于规范性引用文件，本部分做了具有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，调整的情况集中反映在第2章规范性引用文件中，具体调整如下z 用GB/T5907(所有部分)代替了1S013943(见第3章), 增加引用了GB/T31593.3(见B.3.3), 增加引用了GB/T31593.5.GB/
5、T 31593.8(见4.2.8); 一一删除了国际标准第3章中3.9、3.10、3.14、3.16、3.17、3.20、3.21、3.22等通用术语和定义。本部分还做了下列编辑性修改z一一删除了国际标准的前言，重新起草了前言F一一修改了国际标准的引言，将其作为本部分的引言s一一-将国际标准的本标准一谓改为GB/T31593的本部分或本部分，一一将国际标准第4章、第5章、第6章等章中内容较长的段进行分条处理F一一增加了资料性附录A，给出了本部分与国际标准的章条编号对照情况F-一将国际标准5.1的部分内容调整为附录B，一将国际标准的附录B调整为本部分的附录D，井拆分为D.1和D.2，一一将国际标
6、准的某些标点符号修改为符合汉语习惯的标点符号。本部分由中华人民共和国公安部提出。本部分由全国消防标准化技术委员会建筑消防安全工程分技术委员会(SAC/TC113/SC 13) 归口。本部分负责起草单位z公安部天津消防研究所、中国科学技术大学、公安部四川消防研究所、中国建筑科学研究院。本部分主要起草人E陆守香、汪金辉、姚松经、韩伟平、阑强、智会强、张玉贤、毕少颖、胡忠日、张向阳、梅秀娟、汪箭、宋卫国、庄磊、郭歌。I GB/T 31593.1-2015 引吉消防安全工程的工作目标是利用相关计算方法预测火灾的发生、发展趋势及后果，评估消防安全措施是否能够有效减轻火灾对人员、建筑和环境的危害，为实现可
7、接受的消防安全水平提供技术依据。计算方法的可信度需要经过评估、验证和确认。为检验所选择的计算方法是否具有足够的准确性，需要制定技术评判标准，供计算方法的开发者、使用者以及相关技术人员使用。计算方法的使用者及需要接受其结果的任何有关各方，要确保计算方法能够足够准确地预测火灾的发展过程及后果。因此，计算方法的数学准确度和模拟火灾现象的能力需要得到可靠验证。计算方法的准确度没有固定要求，而是取决于其应用对象的实际需求，并不要求所有的计算方法都具有很高的准确度，但要明确其误差、不确定性及适用范围。本部分重点关注计算方法的准确度，但易用性、相关性、完整性等指标也是选择计算方法时需要考虑的因素。计算方法的
8、适用性评估需要采用质量保证方法，本部分棋述了建立相关质量特征指标的原则。E 本部分适合以下各方使用za) 从事计算方法开发活动包括需求分析，结构设计及测试等的个人或组织，b) 负责维护、提供计算模型以及评价计算模型质量的个人或组织FO 应用计算方法开展分析工作的个人或组织;d) 消防性能化设计标准和规范的制定者se) 负责评估方法和工具应用评审或认证工作的认证组织/官方机构$0 从事计算方法应用培训的个人或组织。GB/T 31593.1-2015 消防安全工程第1部分:计算方法的评估、验证和确认1 茹围GB/T 31593的本部分为消防安全工程计算方法的评估、验证和确认过程提供了实施框架，其中
9、包括如下内容za) 验证方法，即验证给出的方程和计算方法的正确性Fb) 确认方法，f!P确认所用计算方法是否可以解决现有问题30 计算方法文件的编制要求zd) 数据要求(与数据有出人的预测结果要进行检验)。本部分适用于解析模型计算方法和复杂数值模型计算方法的评估、验证和确认。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件，GB/T 5907(所有部分消防词汇GB/T 31592消防安全工程总则(GB/T31592-2015, ISO 23932:2009 ,MOD) G
10、B/T 31593.3 消防安全工程第3部分z火灾风险评估指南(GB/T31593.3-2015，ISo.月s16732: 2005 ,MOD) GB/T 31593.5 消防安全工程第5部分z火羽流的计算要求(GB/T31593.5-2015 , ISO 16734: 2006 ,MOD) GB/T 31593.6 消防安全工程第6部分z烟气层的计算要求(GB/T31593.6-2015, ISO 16735: 2006 , MOD) GB/T 31593.7 消防安全工程第7部分E顶棚射流的计算要求(GB/T31593.7-2015 ,ISO 16736: 2006 ,MOD) GB/T
11、31593.8 消防安全工程第8部分z开口气流的计算要求(GB/T31593.8-2015 ,ISO 16737: 2006 ,MOD) 3 术悟和定义GB/T 5907和GB/T31592界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 3.2 准确度acc町acy测量结果、估计值等与实际真值之间的接近程度。注2在本部分中，确定数值准确度(或数学准确度是计算方法如计算机火灾模型)验证的内容之一.准确度可用模型计算结果的不确定度来表示.评估ass四sment为确定所选计算方法反映现实情况的精确程度，使用户了解计算方法的概念性描述及其数值解的GB/T 31593.1-2015 精确程度，通过验证和确
12、认来评价计算方法适用性的过程。3.3 3.4 注g计算方法适用性评估的关键过程是验证和确认.计算方法calculation meth创用于预测火灾相关现象的数学程序。注g计算方法可以表述目标特性或火灾行为，也可以表述人员行为E在形式上可以是概率性的，也可以是确定性的B计算方法既可以是简明的数学公式，也可以是复杂的计算机模型.校准calibration 调整计算模型的模拟参数使其与试验数据一致的过程。3.5 3.6 计算机模型computeriz世model 实现概念模型的计算机程序.概念模型conc叩tualmodel 利用各种信息、模拟数据及数学方程等工具对物理系统或物理过程所傲的棋念性描述
13、。3.7 瞰认值default value 在系统或用户没有重新设置情况下，由程序自动生成的标准设置或状态。3.8 确定性模型deterministc model 在输入值相同的情况下，每次可以得到相同结果并以数学方程为基础的计算方法。3.9 火灾模型fire model 与火灾发展包括火灾动力学和火灾效应)相关的系统或过程的表述方法。3.10 数学模型mathematical model 描述物理系统现象的方程组。3.11 测量值m幽S町e按照测量结果对变量的贼值。3.12 度量元metric 评价计算软件品质特性的定量或定性度量指标。3.13 物理模型physical model 以一个简
14、化的物理场景来重现火灾现象的模型，如缩尺模型。3.14 概率模型probabilistic model 将某现象处理成一序列事件或状态，并利用数学规则描述一个事件向另一个事件的过渡，且对每一过渡点赔概率值的模型。3.15 确认validation评价计算方法反映真实场景准确程度的过程。GB/T 31593.1-2015 3.16 验证verificatioD 评价计算方法反映概念性模型的准确程度及求解精确度的过程。4 计算书要求4.1 概要4. 1. 1 计算书的文件内容应充分详细，以确保所采用计算方法的计算结果在规定的准确度和精密度范围内具有可重复性，这是评价计算方法理论的适用性和计算程序准
15、确性的重要基础，同时也能避免计算方法的误用。4.1.2 计算方法的正确性评估应包括计算结果与试验数据、调查统计数据或实际情况近似值的比较，并且应符合质量保证要求。4. 1.3 计算书文件应包括z一一介绍计算方法理论依据的技术文件，见4.2;一一计算机软件的用户指南，见4.3.4.2 技术文件4.2.1 模型开发者应提供技术文件，技术文件应完整描述计算方法及其基础理论，充分展示其运算能力，并为用户提供正确使用计算方法的必备信息。4.2.2 如果用户在计算过程中采用了由实验数据回归的代数方程或解析解，应标注所引用的标准或科技文献。4.2.3 在制定消防安全工程计算方法标准时，应给出所用计算方法的来
16、源以及符合4.2.44.2.6要求的技术文件。4.2.4 技术文件中有关计算方法的描述应包括以下详细内容za) 目的，包括z一一可解决的问题或使用功能s一一计算方法给出的结果z一一可行性研究及论证说明。b) 理论依据，包括z一一基础的概念模型z一一描述火灾现象的基础理论和计算方法所依据的物理定律。c) 理论应用，包括z一一支配方程F一一所采用的数学方法、程序、算法和相关文献s一一所有假设条件，为保证计算方法适用性对输入参数所作的必要限定条件s一主要算法计算结果的精密度，与计算机模型相匹配的计算机运算能力p-一灵敏度分析结果。d) 输入，包括z一-需要的输人参数z一一数据来源的相关信息g一一计算
17、机模型的辅助程序或所需的外部数据文件F一一计算机模型所用数据库的来源、内容及使用方面的信息。4.2.5 技术文件中有关计算方法评估(验证及确认的完整描述应包括如下内容z3 GB/T 31593.1-2015 a) 以定量方式表征的计算方法预测能力的评估结果。b) 有关评审、分析测试、对比测试、试验验证及代码校核的参考文献。对于计算机模型，如果采用F测试进行确认，则文件中应包括测试的概况(如z是否涉及计算方法的开发深度z是否为初级用户F是否进行额外指导等)。c) 计算方法满足本部分要求的程度。4.2.6 计算模型的技术文件应收录在诸如手册等文件中，利用代数方程求解消防安全工程问题的相关技术文件可
18、从有关文献引用。技术文件完成编制前，需通过第三方的独立审核来完成计算方法的验证与确认，审核过程中需要采用质量保证方法得到一个或一组测量值，用于表征计算方法的质量，以此判定计算方法的准确度是否满足用户的要求。如果要获得更多的信息可参阅GB/T25000.1. 4.2.7 技术文件应至少包含一个应用示例，对于代数方程和数学模型见4.3.5h)J都应给出应用实例，其目的是说明一些必需的输人数据、限制条件以及计算结果的适用范围q4.2.8 计算方法标准应规定计算方法的适用范围和局限性、输入参数等必备内容，同时应在资料性附录中给出应用示例(见GB/T31S93.5.GB/T 31593.8)。4.3 用
19、户指南4.3.1 计算机模型应提供用户指南，该指南应能指导用户理解模型的用途和用法尊重复实现计算机的操作环境和有关示例结果，在参数给定范围内或特殊情况下，指导用户修改输入数据并运行程序。4.3.2 用户指南应简明清晰，为准备输入数据和结果阐释提供参考。4.3.3 安装、雄护以及程序编制文件可以包含在用户指南中，也可以单独给出;应给出完整的计算机安装程序信息。4.3.4 所有文件都应包括标题和有关详细信息，如z计算方法版本信息、负责维护计算方法并能提供更多帮助的机构信息。4.3.5 为保证用户能够正确使用计算机模型，用户指南应为用户提供所有必需的信息，这些信息包括24 a) 程序说明，包括z一-
20、完整的模型描述;一-任务执行的基本过程、计算方法以及程序说明(可用流程图h一执行典型程序运行任务所需基本技能的说明。b) 安装和操作说明，包括:一一所需的最低硬件配置F已成功运行过程序的计算.fJt.一一程序语言和软件操作系统以及所使用的版本p一一提供程序安装指南g一一提供执行典型运行的启动时间z一一提供评估典型计算机系统执行时间的必要信息。c) 程序注意事项，包括z-一描述用于解决不同问题的主要功能选项，指导用户如何选择这些选项自一一确定应用的限制条件(如场景的范围，在这些范围内所用理论是公认的或者被认为是有效的z或输入数据的范围，在这些范围内计算方法已得到验证)I 一一给出软件的局限范围，
21、包括合适的数据范围以及在超过限定范围后的程序运行状况。d) 输入数据描述，包括E一一每个输入变量的名称及其说明，包括z量纲单位，默认值如果有以及源文件如不具备普适性); 一-描述输入变量的输入方法sGB/T 31593.1-2015 一一根据数据的稳定性、精确性和可行性以及模型实用性，确认输入数据的限定范围及其对输出结果的影响F一一描述所用缺省变量以及将这些变量改为用户自定义的设置过程z一一如果可以连续处理，应对数据保留或重新初始化的条件给出说明，e) 外部数据文件，包括2一一描述所有外部文件的目录及结构p对产生、修订或编羁这些文件的任何辅助程序提供参考资料。f) 系统控制要求，包括z一一说明
22、启动和运行程序详细步骤s一一列出操作系统的控制命令F一一在适当的响应范围内，列出程序的提示信息:说明在执行程序的过程中如何中断操作、重新运行或退出，以及程序中断后文件和数据的状态。g) 输出信息，包括z一一给出程序输出结果、图形演示及绘图程序s一一提供判断程序是否得到收敛解的说明。h)示例，即提供与输出信息相关的示例数据文件，以供用户检验是否正确操作了程序，示倒应能演示大部分可使用的程序菜单选项见4.2.6); i) 错误信息处理，包括z一一列出程序中可能出现的错误信息，提供当出现错误信息时相对合理的处理方法p一一描述违反限制条件时程序的行为z一一给出恢复程序。5 计算方法5.1 概述5.1.
23、1 计算方法应按附录B规定的程序接受验证和确认。5.1.2 计算方法的理论依据应由一个或多个熟悉火灾理论和计算技术的专家进行评审，评审内容应包括文件的完整性评估，同时应特别重视对数值近似的评估。5.1.3 计算机代码中的常数值和缺省值应接受正确性和适用性评估。其中适用性评估更为重要，因为对于不同场景，常量值可能有所不同，在有些情况下需要对常量值进行调整F不合适的缺省值可能导致错误的结果，对于输人变量，要明确定义变量的使用范围。5.1.4 为发现求解系统可能存在的误差来源(参见附录。，也需要对计算方法进行验证和确认。5.1.5 对于代数方程，由于描述火灾现象的数学公式比较复杂，对这些经验计算方法
24、不必进行评估。5. 1.6 本方法适用于评估火灾蔓延及类似问题的计算方法，对于人员疏散以及风险评估计算方法的评估、验证与确认也可采用本方法。5.2 验证5.2.1 一般规定5.2. 1. 1 验证是为确认所采用的计算方法准确反映了模型开发者对于该计算方法的概念表述并获得了有效求解所采取的必要程序F通过验证并不能表明所采用的计算公式支配方程组是合理的，只是表明GB/T 31593.1-2015 支配方程组得到应用并获得有效求解。5.2.1.2 验证过程旨在检验编码是否正确，并评估数值误差的控制情况。误差分为以下三类za) 舍人误差z由于计算机采用一组固定长度的数字表示实数，所以会出现舍人误差5b
25、) 截断误差z当连续过程被有限过程所替代就会出现截断误差，如在一个有限状态之后截断一个无限序列，或者在满足收敛判据之后结束选代就会出现截断误差5c) 离散误差z将连续函数的导数用差分近似表示时，会出现离散误差。计算方法的评估包括对所用方法的分析和讨论，也包括对特定选项固有局限的分析和讨论。5.2.2 代码校验依据程序结构原理校验程序代码，可找出计算代码的错误与矛盾。可以采用手工方式校验，也可以采用代码校验程序进行校验。为了使程序具有可靠的数据处理能力，对用来校验的代码和方法及所发现的问题都应明确界定并作记录.5.2.3 时间和空间离散化5.2.3.1 在数值方法中，连续性的数学模型需要在时间和
26、空间上进行离散化.根据离散方法的不同，连续模型可离散为多个不同的离散模型。5.2.3.2 为实现对连续模型求解的可靠近似，离散模型应能模拟连续模型的性质和行为，满足相容性和稳定性要求。这就要求当离散参量(时间步长、空间网格等)减小时，离散解应能收敛于连续性问题的解(如果解存在)。为实现离散解的收敛，离散模型应满足相容性和稳定性要求。相容性要求意味着离散模型在一定尺度某一规范上能够较好地近似于连续模型，稳定性要求意味着误差不随程序的持续运行而增加。5.2.3.3 对时间与空间离散化的误差分析应进行解释和说明。注g大多数火灾问题都涉及不同物理和化学过程的相互作用.与这些过程相关的时间尺度可能完全不
27、同，容易引起数值求解上的困难.在求解微分方程时，需要认真选择时间和空间步伏，以确保计算的稳定性和收敛性.误差控制技术可用来实时监测离散的参数，以满足稳定性和准确度要求.代码文件要详细说明如何满足稳定性和准确度要求，并描述数值试验处理中算法的有效性.对于具体的计算，不要让用户自己去选择离散化参数.5.2.4 选代收敏和相害性测试检查概念模型是否正确地转化为计算机模型，应执行以下步骤z一检查残差判据s一一检查输出变量的稳定性p一综合检查适宜量的守恒性F一一在可能的范围内，与解析解对照、比较s一一与公开的、已经验证过和更完善的模型所得到的精确解进行对照和比较z一一检查开口部气体流动问题中人为定义的边
28、界条件产生的影响。5.2.5 模型数值处理的评估模型数值处理的评估应包括技术文件的评估、计算代码对方程组的离散化处理、数值方法的分析。5.3 确认5.3.1 确认方法5.3. 1. 1 确认的最基本方法是将模型预测值或解析解与可靠的试验数据进行比较。模型是理论概念的表现，试验数据是真实现象的表征，应选择合适的模型和输入数据体现试验内容，这样才能进行有效的GB/T 31593.1-2015 对比。模型和试验都具有局限性，因此对其本身的固有误差和不确定性也均应进行比较。如果模型能够产生与输入数据所描述的场景相对应的适宜结果，即可确认该模型是正确的。5.3.1.2 对于火灾问题，即使最简单的案例通常
29、也不存在解析解，但可以通过两种途径进行检验确认，第一种是利用试验结果确认各个算法s第二种是通过具有渐近结果的简单实验(如热传导和辐射进行确认。例如，在一个没有火的单室房间中，温度应逐渐趋于一个单值，模型应能够重现这种规律。5.3.1.3 相关关系也是有效的火灾分析方法，应像计算机模型一样对其采用类似的统计方法进行确认。5.3.1 .4 确认过程还包括对输入数据有效范围的说明.一般情况下，输入数据应满足如下要求z一一一包含完整的环境数据，例如建筑内的温度梯度，建筑内外的温差、风向、风力等。使用正确的物性参数，若采用常数，则应进行灵敏度分析并说明其对输出结果的影响F若使用常量代替变量(如随温度变化
30、的量)，则应估计模型或计算方法在此近似条件下的适用范围。5.3.1.5 从文献得到的数据应给出文献出处，文献可以是手册、标准、期刊和研究报告等。如果数据不是来自同行认可的文献，则应对这些数据进行核准。5.3.2 计算方法与相应结果的比较5.3.2.1 单值预测与鼓据的比较代数方程通常给出单值预测，计算模型也可用于单值预测。对单值预测结果应采用实验或调查数据进行校验，但这些数据应适用于所考虑的问题，并具有等价的初始条件和边界条件。详细内容见5.3.3.5.3.2.2 时间变量预副值与鼓据的比辍5.3.2.2.1 采用计算模型预测的时间-变量曲线如上层烟气温度随时间的变化曲线可与实验数据曲线进行比
31、较，分辨两条曲线相似性和差异性的量化比较方法参见附录D.该方法通过将曲线处理成元量纲向量，再采用向量分析来描述两者之间的差异。这种方法即可用于验证火灾模型，也可用于对实验数据的不确定性进行量化，5.3.2.2.2 有多种参数可以用来描述两条曲线或者一组曲线之间的差异，本部分主要考虑相对差和余弦函数z一一相对差是一个非负的实参画数，用于表征两条曲线的差异E对于相同的两条曲线，相对差取值为0，两条曲线差异越大，则相对差的数值越大z一一余弦函数用于描述两条曲线形状的差异，取值从-11，对于有相同形状的曲线，取值为1，对于互为镜像的两条曲线，取值为一1，如果两条曲线没有任何的共同点，取值为O.注s附录
32、D介绍了此方法以及相应的计算公式，并绘出了实例.5.3.2.3 概率模型理论和试验依据的撞验概率模型作为风险评估的重要工具，采用的方程通常根据基于火灾场景建立的概率画数来计算风险，一般从容易获取的概率值推导出所需的概率值。对这些方程正确性的检查应包含以下内容za) 模型是否只使用了具有明确定义的概率变量和参数p注1:概率模拟和风险评估通常采用经验数据库或工程判断来为概率变量和参数赋值.对于单变量或参数，可以将其估计值与采用相同计算方法从另一组独立数据获得的估计值相比较，由此判断其准确性，例如将一组专家得到的判断与从另外一组专家得到的判断进行比较.同样，实验获得的概率(如起火概率可以通过与不同地
33、点或时间获得的实验概率值进行比较，从而获得验证.注2:风险评估的输出变量主要基于风险概率和可能导致的后果，而后者自确定性模型获得.确定性模型预测结果的验证方法见附录B.对于风险的组合计算结果，不论是对整个计算方法或者对其中的一个子系统，都可以通过与实际损失记录的对比而获得验证.如果风险概率值根据经验推测获得，用于验证风险概率的损失7 GB/T 31593.1-2015 记录与根据经碰获得的风险概率具有相同的地点和时间.b) 概率变量、参数及其计算是否遵循了概率准则(如z概率值介于0和1之间); c) 采用的条件概率公式是否完整zd) 风险计算是否来自于包含场景发生概率和后果的直观表达式F如果不
34、是，是否有其他潜在表达式Pe) 关于火灾场景的风险表达式是否考虑了所有可能的场景E如果不是，计算中是否考虑了被忽略场景对计算结果的影响pf) 计算中是否明确阐述了概率变量和参数的不确定性，是否考虑和阐述了随机不确定性和系统偏差的来掘zg) 如果概率模型使用的方程是从原始完整方程简化而来，其精确性是否与原始方程进行了比较.5.3.3 子系统模型或子模型与相应数据的比较5.3.3.1 将子系统模型如烟气填充/开口气流或子模型如火羽流模型)的预测结果与采集的实验数据进行比较，是用户确认模型预测能力的基本方法。如果对火灾现象理解和认识不够充分，依据经验数据就是测试程序所用模型(程序的一条重要途径。利用
35、模型预测结果的过程中不应参考用于对比的实验数据，必要的输入数据可以从小型实验中获得。测量的不确定性应得到系统化和逻辑化的考量，不应为实现测量结果与预测结果的良好吻合，而对测量结果或预测结果做出任何主观的调整。5.3.3.2 预测结果与实验数据的比较应满足以下要求za) 对数据不确定性的来源有全面了解，b) 对不确定性的来源给予量化Fc) 利用灵敏度分析评价不确定性对预测结果的影响zd) 能够说明不确定性的数据或计算程序比较方法。5.3.3.3 对模型预测和实验数据的比较结论多数是定性的，如z满意川好或舍理5丘.3.3.4预测结果可以与下列几项结果进行对比=a) 解析解相对于验证); b) 基准
36、案例(定义完整且精确求解的案例); 0 实验结果sd) 其他计算程序的计算结果Fd 调查结果。5.4 灵敏度分析5.4.1 计算方法的灵敏度分析研究的是计算方法中特定参数的改变对计算结果的影响。输入数据的不确定度、物理和化学模型近似程度以及不恰当的数值处理都会引起预测结果的变化。完整可行的灵敏度分析应包含以下内容za) 确定计算方法中的主要变量sb) 定义每个输入变量可接受的数值范围;c) 阐述输出数据对输人数据变化的灵敏度sd) 告知用户在选择输入数据和运行模型时需要注意数据的准确程度;e) 提供大尺度实验时需要检测的参数信息。5.4.2 对复杂火灾模型进行灵敏度分析是一项困难的工作，模型需
37、要大量的输入数据并在整个运算过程中输出结果。应根据研究目的、需要获得的结果、可用的资源和分析模型的复杂性，来选择合适的灵敏度分析方法。GB/T 31593.1-2015 5.4.3 灵敏度分析包括以下两种基本方法Ea) 局部法z通过对一系列特定的输入参数在一定范围内重复进行灵敏度测量，获得对整个模型性能的评价。有限差分法不需要对模型的方程组作任何改变就可以直接得到应用，但要得到满意的分析结果就应对输入参数进行仔细选择。直接方法为计算模型的方程组补充了灵敏度方程，通过对灵敏度方程与模型方程组进行联合求解得到灵敏度。直接方法一般不适用于现有的火灾模型，因此应将其集成到火灾模型的设计之中。b) 全局
38、法z在输入参数上下限内进行多次灵敏度测量，然后将这些测量值进行平均得到灵敏度信息。全局法需要使用输入参数的概率密度画数，对火灾模型而言，该函数一般是未知的。5.4.4 灵敏度的两种基本分析方法之中，局部法更容易得到应用，但如果已知输入信息的范围，则可以采用全局法，比如消防安全工程中的风险计算.注z尽管可以定义灵敏度并建立多种方法来计算，但进行灵敏度分析仍然存在困难。Iman和Helton(参见参考文献口2J)指出复杂计算模型的下列特性造成了灵敏度分析的困难，且有太多的输入和输出参数，b) 模型的行为可能存在不连续;c) 输入数据可能存在相关性，相关的边缘概率分布为非正态分布zd) 模型预测是关
39、于输入变量的非线性、多变量和时间相关函数se) 单个输入变量的相关重要度是时间的函数.5.4.5 灵敏度方程具有相似的性质。对于模型的某一输入和输出参数，可能在某个特定时间区间内，该输出参数对该输入参数敏感，但在另外的特定时间区间内，同样的输出参数可能对同样的输入参数不敏感。5.4.6 对于火灾模型的灵敏度分析，至少应解决以下两个问题za) 模型是否对于特定的输入参数敏感。这是对某个特定输入参数相对于其他输入参数重要度的全面评价，因此应尽可能宽地选择模型的输入范围，以代表模型的适用范围p然后在这很宽的范围内进行后续分析，从而得出输入参数对于所选择输出结果的相对重要度。b) 输入参数值与真实情况
40、相比应准确到何种程度。为了解所选输入参数的不确定性对模型输出结果的影响，应检测输人数据的微小扰动值。对于特定的火灾场景，则应测量此特定场景输入参数的扰动值。5.4.7 对单个输人数据和输出数据进行比较时，可以用平均相对差来表征模型的灵敏度。注z图1是某火灾模型烟气层温度对热释放速率和通风口尺寸的响应幽丽，表征的是热帮放速率峰值和通风口尺寸变化对上层烟气峰值温度的影响.图中的幽面网格通过数据点之间的样条插值获得，对实际模型的计算值进行归一化处理得到的基本场景值采用覆盖在曲面网格表面的圆圆表示.可以看出，热释放速率对上层烟气峰值温度的影响比开口宽度对其影响更为显著.在火灾向受限燃烧转变前，曲丽的趋
41、势与预测结果一致，即温度随着热释放速率的上升而上升，随着开口的增大而下降，但与两者均不呈线性关系.9 GB/T 31593.1-2015 Z 说明zX一一归一化通风口宽度zY一一归一化热释放速率FZ一一归一化峰值混度z2 x 0 a一一实际模型计算结果归一化后得到的基本场景值。圄1襄征火灾模型灵敏度的晌应曲面5.5 质量保证5.5.1 为保证计算机软件的质量，应采用质量保证模型对计算机软件质量进行评估。对用户而言，这是很重要的外部质量评估过程;对程序功能而言，这是重要的内部质量评估过程。5.5.2 软件质量特性包括六大方面，即功能性、可靠性、可用性、效率性、可维护性和可移植性，每个特性还可以细
42、分为多个子特性(见图衍。5.5.3 对计算方法软件质量的评估，完整步骤可参见GB/T25000.1、GBjT162601和GB/T18905.1 的规定，附录E是其简化版本。外部和内部展最适合性成熟度可理解性时间行为可分析性适应性精确性容错能力可学习性资额利用可换性可安装性交互性恢复能力可操作性效率位稳定性共存性安全性可靠性吸引性灵活性可测试性可替换性功能性灵活性易用性可维护性可移植性圄2质量模型的外部和内部特征，描述特征和子特征10 GB/T 31593.1-2015 6 用于确认计算方法的参考数据要求6.1 用于确认计算方法的参考数据，可从实验、调查、存档完好的火灾案例或其他已确认有效的计
43、算方法中获得。6.2 用于定义、设置或评估计算方法中某个特定量的数据不能用作计算方法确认的参考数据，应采用其他独立的数据来评估计算方法的有效性。6.3 计算模型的计算值和确认值的差异可能由计算误差造成，也可能由参考数据的误差造成。应评估参考数据的误差量级和来源以及这些误差对计算值和确认值之间差异的影响，以此为计算方法的有效性评估结论提供支撑。6.4 在采用参考数据之前，应描述参考数据的完整性、质量、精密度以及偏倚za) 对于实验数据，应评估实验过程的可重复性，参考数据的精密度和偏倚取决于测量仪器的精密度和偏倚，b) 对于调查(统计数据，应对调查方案和所得样本的代表性进行评估，同时应确定样本数量
44、导致的不确定性Fc) 对于法医学分析数据，应说明数据的收集方法和过程pd) 对于从其他已确认有效的计算方法所得的数据，需要提供计算方法确认的证据及其精密度、偏倚、误差的来糠和量级。6.5 应评估参考数据的收集条件和计算方法假设条件的一致性，包括初始条件和边界条件。若实验仅得到年轻人、健康成年人的疏散特征数据，则这些数据不能应用于复杂人群的疏散计算。6.6 对整体的计算方法和其子系统、子模型应分别进行评估，评估过程中识别、获取的参考数据应与评估对象相匹配。6.7 为得到合适的参考数据，通常会对原始数据进行一定程度的删减、转换和编译，对这些过程也应进行评估，例如，如果原始调查数据只适用于个别城市高
45、层办公楼，则对于其他国家城市不同类型、不同高度的建筑，其应用就具有不确定性，对此应进行说明和评估。6.8 通过了解回顾计算方法的研发过程，对参考数据来源的独立性进行评估。6.9 计算方法的整体有效性评估，应在所有工况和条件下产生的所有输出数据范围内进行。参考数据应尽可能确保评估的完整性，如果对于输出数据的范围和所评估工况有任何限定条件，也应详细说明。例如，如果实验数据仅适用于顶棚温度，那么计算方法对房间内其他位置的温度预测结果，就不能直接用此实验数据来确认。11 GB/T 31593.1-2015 附录A(资料性附录)本部分章条编号与ISO16730: 2008的章条编号对照表A.l给出了本部
46、分章条编号与IS016730:2008的章条编号的对照一览表。表A.1本部分章条编号与ISO16730: 2008的章条编号对照本部分章条编号对应的ISO1673012008的章条编号3.9-3.10 3.9-3.11 3.11-3.13 3.14 3.12 3. 15 一3.16-3.17 3.13-3.14 3.18-3.19 3.20-3.22 3.15-3.16 3.23-3.24 4. 1.1-4.1.3 4.1 4.2.1-42.5 4.2 4.3.1-4.3.5 4.3 5.1.1-5.1.6 5.1 5.a.1.1、5.2.1.25.2.1 5.2.3.1-5.2.3.3 5.
47、2.3 $.3.1.1-5.3.1.6 5.3.1 5.3.2.2.,1-5.3.2.2.2 5.3 . .2.2 5.3.3.1平今5.3.3.45.3.3 5.4.1-5.4.7 岳.45.5.1-5.5.3 5.5 6.1 -6.9 6 附录A附录B5.1 附录C附录AC.l.l-C.1.4 A.1.1 C.2-C.6 A. 1.2-A.1. 6 附录D附录B附录E附录C注z表中的章条以外的本部分其他章条编号与ISO1673012008其他章条编号均相同且内容相对应.12 GB/T 31593.1-2015 附录B(规范性附录)计算方法的验证与确认程序B.1 概述计算方法的验证和确认，即判定计算方法反映真实现象的准确程度，以及判定该计算方法对概念模型的描述及其求解的精确程度。验证是判定方程是否得到正确求解。如果方程正确，下一步就是确认，以保证结果与真实情况相符eB.2 计算机模型的建立和模娘的一触过程图B.l给出了计算机模型的建立和模拟的一般过程，以及验证与确认在这些过程中的作用。火灾计算机模型的建模和
